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技術應用標題：WLAN與WPAN的QoS機制對比分析

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【技術應用標題：WLAN與WPAN的QoS機制對比分析】摘要：無線局域網（WLAN）和無線個域網（WPAN）技術的發展帶來的多媒體業務流量的劇增 ， 使無線網絡的資源治理、服務質量（QoS）保障等問題日益突出 。傳統的媒體訪問控制（MAC）協議需要重新設計才能對無線網絡的QoS問題進行有效地解決 。文中研究了IEEEWLAN和WPAN工作組分別于2002年5月和2003年2月提出的IEEE802.11eD3.0和IEEE802.15.3D16兩種協議標準的工作機制并對兩者的性能作出了比較分析 。
要害詞：無線局域網;無線個域網;服務質量;媒體訪問控制;超寬帶技術
一、引言
無線局域網（WLAN,即WirelessLocalAreaNetwork）和無線個域網（WPAN,即WirelessPersonalAreaNetwork）是對目前無線接入系統的補充 ， 近年來得到了迅速的發展 。WLAN可以使網絡用戶擺脫網線的束縛 ， 在企業、家庭、酒店、機場等熱點地區向終端用戶提供高速數據傳輸 。WPAN能在便攜式消費者電器和通信設備之間進行短距離高速通信 ， 覆蓋范圍比WLAN小 ， 一般在10m半徑以內 。
IEEEWLAN工作組在1997年制訂了802.11協議標準 ， 1999年8月增加了802.11b和802.11a標準［1］ 。IEEE802.11b可提供的數據速率為11Mbps ， 而IEEE802.11a傳輸速率最高可達54Mbps ， 雖然這樣的高速率可以滿足一般的網絡應用 ， 但是對于發展迅速的家庭數字媒體應用 ， 如實時視頻、HDTV來說仍顯不足 。為了解決數字攝像機、數字電視機、數字照相機、mp3播放機、打印機、投影儀和筆記本電腦等便攜式消費電器的高速互聯問題 ， IEEEWPAN工作組發起了802.15.3高速率WPAN任務組 ， 針對消費者圖像和多媒體應用 ， 為低功率低成本的短距離通信制定速率為11～55　Mbps的802.15.3標準；還成立了802.15.3a研究組（SG3a） ， 目的是尋求更高傳輸速率的物理層替代技術 ， 目前研究領域方興未艾的超寬帶（UWB,即UltraWideband）技術［2］最有希望成為802.15.3a的PHY標準 ， 提供高達500Mbps的超高傳輸速率 。
隨著無線網絡上流量的劇增 ， 用戶在享受寬帶無線接入的同時 ， 對于有效、魯棒的服務質量（QoS）保障的需求也越來越突出 。QoS的實現首先要精確區別每個網絡應用的類型 ， 其次要恰當地分配網絡資源 ， 如帶寬和相對優先級等 。早期的QoS研究主要針對有線網絡 ， 在網絡層以上提供服務質量保障 。如綜合服務/資源預約（IntServ/RSVP）、區分服務（DiffServ）、多協議標簽交換(MPLS)、流量工程(TrafficEngineering)、約束路由(CBR)、子網帶寬治理(SBM)等［3］ 。但是上述的QoS機制并不能直接應用于無線網絡中 ， 主要有2個原因：首先 ， 無線傳輸與有線傳輸截然不同 ， 在無線傳輸中 ， 串擾和多徑傳播將導致衰落和色散 ， 因此無線網絡具有數據傳輸率低而誤碼率高的特點；而WLAN和WPAN等為了保證靈活性和兼容性 ， 協議標準一般只制訂MAC層和PHY層規范 ， 從而造成網絡上層的QoS與無線鏈路層的分離 ， 最終QoS無法得到充分發揮；其次 ， 隨著無線接入技術的發展 ， 異質網絡的應用將越來越普及 ， 各種應用一般會經過無線接入、有線骨干網傳輸、無線接入的傳輸途徑 ， 在這種情況下 ， 緊緊依靠傳統的有線網絡QoS機制已經無法提供端到端的服務質量保障 ， 迫切需要一種能夠針對無線信道的特點 ， 在無線鏈路層媒體訪問控制（MAC）子層提供網絡業務的區分、優先級控制、資源分配等的QoS控制和保障 ， 從而使無線網絡和有線網絡的QoS進行整體規劃 。
本文將研究兩種提供QoS保障的無線網絡媒體訪問控制協議——2002年5月公布的IEEE802.11eD3（草案）［4］和2003年2月公布的IEEE802.15.3D16（草案）［5］ ， 首先分析兩種MAC協議的媒體訪問機制 ， 其次對比兩種協議在處理多種數據業務類型、不同的網絡配置、解決“隱藏節點”問題等方面的優缺點 ， 最后給出結論 。

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